Espesor de pared de cañería

Espesor de pared de cañería

La fórmula de Barlow se utiliza para calcular la presión en una cañería considerando su diámetro, espesor de pared y su tensión anular (en el material de la cañería). Consiguientemente, se puede utilizar para calcular cualesquiera de esos parámetros en función de los otros 3.
Además de otras simplificaciones, una importante suposición teórica hecha para el uso de la fórmula de Barlow es que la pared del caño se comporta como una membrana (o caño de pared delgada), que significa que la tensión anular está distribuida uniformemente es todo su espesor y que no hay momentos de ningún tipo en la pared del caño. Un parámetro para asegurar el comportamiento de membrana ocurra en la pared del caño es que la razón o cociente Diámetro sobre espesor (D/t) sea mayor o igual a 20 ^{1 2}, aunque algunos autores consideran 16 ³.
Sin embargo, la decisión de utilizar o no la fórmula generalmente no está basada en la geometría de su sección (Cociente D/t), sino en el servicio de la cañería, considerando el tipo de fluído, industria y condiciones físicas, como por ejemplo la ASME (American Association of Mechanical Engineers - Asociación Americana de Ingenieros Mecánicos) lo hace.

• P: Presión en el caño
• S: Tensión anular en la pared del caño
• t: Espesor de pared del caño
• D: Diámetro exterior

Cálculo utilizando la fórmula de Barlow

Espesor de pared de caño, (pulg)

Tensión anular, (psi)

Diámetro externo, (pulg)

Presión interna en el caño, (psi)

Cálculo preciso

Dígitos después del punto decimal: 3

Calcular:D P S t

Calcular

t calculado (pulg)

 

S calculado (psi)

 

D calculado (pulg)

 

P calculada (psi)

 

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Siguiendo ese criterio de servicio, el código ASME B31.4 (Pipeline Transportation Systems for Liquids and Slurries - Sistemas de Transporte por Cañerías para Líquidos y Pulpas), aplica la fórmula de esta manera:

• A: Tolerancia para rosca, ranuras, corrosión.

Espesor de pared de caño por la fórmula de Barlow aplicada por ASME B31.4

Presión interna de cañería, (psi)

Diámetro externo. (pulg)

Tensión anular, (psi)

Suma de tolerancias (pulg)

Cálculo preciso

Dígitos después del punto decimal: 3

Calcular

Espesor de pared de caño, (pulg)

 

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El código ASME B31.8 (Gas Transmission and Distribution Piping Systems - Sistemas de Cañerías para Transmisión y Distribución de Gas).

y para calcular el espesor mínimo de pared considerando una tolerancia:

debe ser expresada así:

• F: Factor de Diseño
• E: Factor de Junta Longitudinal
• T: Factor de degradación por Temperatura
• A: Tolerancia para rosca, ranuras, corrosión.

Presión en cañería por la fórmula de Barlow aplicada por ASME B31.8

Tensión anular (psi)

Tensión anular

Espesor de pared (pulg)

Espesor de pared

Diámetro externo, (pulg)

Diámetro

Factor de diseño (adimensional)0.90 para Clase de ubicación 1, División 1 0.72 para Clase de ubicación 1, División 2 0.6 para Clase de ubicación 2 0.50 para Clase de ubicación 3 0.4 para Clase de Ubicación 4

Factor que depende de la densidad poblacional del lugar donde será ubicada la cañería.

Factor de Junta Longitudinal (adimensional)1.00 para ASTM A53 Seamless pipe 1.00 para ASTM A53 Electric Resistance Welded pipe 0.60 para ASTM A53 Furnace Butt Welded: Continuous Weld pipe 1.00 para ASTM A106 Seamless pipe 0.80 para ASTM A134 Electric Fusion Arc Welded pipe 1.00 para ASTM A135 Electric Resistance Welded pipe 0.60 para API 5L Furnace Butt Welded pipe 0.80 para ASTM A139 Electric Fusion Welded pipe 0.80 para ASTM A211 Spiral Welded steel pipe 1.00 para ASTM A333 Seamless pipe 1.0 para ASTM A333 Electric Resistance Welded pipe 1.00 para ASTM A381 Double Submerged-Arc-Welded pipe 0.80 para ASTM A671 Electric Fusion Welded Classes 13,23,33,43,53 pipe 1.00 para ASTM A671 Electric Fusion Welded Classes 12,22,32,42,52 pipe 0.80 para ASTM A672 Electric Fusion Welded Classes 13,23,33,43,53 pipe 1.0 para ASTM A672 Electric Fusion Welded Classes 12,22,32,42,52 pipe 1.00 paraAPI 5L Seamless pipe 1.00 para API 5L Electric Resistance Welded pipe 1.00 para API 5L Electric Flash Welded pipe 1.00 para API 5L Submerged Arc Welded pipe

Factor que depende del tipo de costura longitudinal realizada en la fabricación del caño.

Factor de Temperatura (adimensional)1.000 (para 250 ºF o menos) 0.967 (para 300 ºF) 0.933 (para 350 ºF) 0.867 (para 450 ºF) 0.900 (para 400ºF)

Factor que depende de la temperatura de servicio del caño.

calcularPresión P (psi) espesor t (pulg)

Tolerancia A (pulg)

Suma de las tolerancias por corrosión, erosión, rosca, ranuras. Se aconseja tomar como mínimo 0.03, aunque 0.05 es más aceptado. Ante la posibilidad de gas agrio (gas con H2S u otros ácidos) debe considerarse valores más altos.

Presión interna P, (psi)

Calcular

Cálculo preciso

Dígitos después del punto decimal: 3

P calculada, (psi)

 

t calculado, (pulg)

 

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El código ASME B31.9 (Building Services Piping - Cañería para Servicios en Edificaciones), lo aplica de esta manera:

• E: Factor de Junta Longitudinal
• A: Tolerancia para rosca, ranuras, corrosión.

Espesor de pared de caño por la fórmula de Barlow aplicada por ASME B31.9

Presión interna de cañería

Diámetro externo

Tensión anular, (psi)

Factor de Junta Longitudinal0.6 (para caño con soldadura a tope de horno - furnace butt weld) 0.75 (para caño ASTM A211 con junta espiral) 0.8 (para caño con soldadura a tope sencilla - single butt weld) 0.85 (para caño con ERW - Electric resistance weld) 0.9 (para caño con doble soldadura a tope - double butt weld) 1.00 (para caño con soldadura a tope con 100% de examinación por radiografía

Suma de todas las tolerancias

Deben considerarse tolerancias por corrosión, erosión, roscas, surcos o ranuras.

Cálculo preciso

Dígitos después del punto decimal: 3

Calcular

Espesor de pared de caño

 

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Por otro lado, como contraposición a la suposición o teoría de la membrana, están las fórmulas de la placa curva o cañería de espesor grueso, derivadas de la teoría de Lamé cuyo uso es más complicado, a veces con iteraciones y que requiere una cuidadosa aplicación como, por ejemplo en el código ASME B 31.1 (Power Piping - Cañería de Potencia), el código ASME B 31.3 (Process Piping - Cañería de Proceso),y el código ASME B 31.5 (Refrigeration Piping and Heat Transfer Components - Cañería de Refrigeración y Componentes de Transferencia de calor).